Еда и микробиом (страница 5)
Какую бы экосистему мы ни взяли, разнообразие всегда является важнейшим показателем ее здоровья и устойчивости. Разнотравный луг или лес со сложным составом древесных пород всегда успешнее противостоят вселению инвазивных растений и лучше справляются с изменениями среды, чем монокультурные сообщества[26]. Многочисленные исследования показывают, что люди, которые питаются традиционной пищей и живут по традиционному укладу, обладают гораздо более разнообразным составом микробов в кишечнике. Например, сообщества, обитающие в стороне от современного глобализованного мира – где-нибудь в джунглях Амазонии или на высокогорьях Танзании, – имеют на 30 % более разнообразную кишечную микробиоту, чем жители развитых стран. У представителей южноамериканского индейского племени яномами разнообразие микробиоты почти на 60 % выше, чем у среднего американца или европейца. По сути, если мы построим диаграмму разнообразия кишечной микробиоты этих жителей Южной Америки и представителей африканских народностей, а также статистически «здоровых» североамериканцев, обе группы аборигенов окажутся ближе друг к другу. Так, те из нас, кто живет в так называемых развитых странах, в каком-то смысле оказываются заметно беднее этих народов.
Тем не менее даже обедненная кишечная микробиота современного человека может похвастаться оставшимся богатством. Изучая жителей развитых стран, ученые, к своему удивлению, обнаружили, что уровни разнообразия микробиоты не соответствуют типичному распределению, при котором у большинства людей среднее количество видов бактерий, а у относительно немногочисленных групп – очень низкое или, напротив, исключительно высокое. Вместо этого кривая распределения оказалась седловидной формы, с двумя большими «лагерями» по краям – с относительно низким уровнем разнообразия и относительно высоким, причем различия между этими двумя группами достигали ошеломляющих 40 %. При этом люди, попавшие в группу с низким разнообразием микробиоты, с большой вероятностью имели лишний вес или страдали ожирением. Другие исследования показали, что у людей с воспалительными заболеваниями кишечника, например с язвенным колитом или болезнью Крона, разнообразие кишечной микробиоты примерно на 25 % ниже, чем у здоровых людей. Уменьшение разнообразия микробов связано с воспалительными процессами. Хроническое воспаление создает среду, выборочно поддерживающую сообщества микробов, которые еще больше усиливают воспаление – таким образом, возникает порочный круг, повышающий риск многих заболеваний, включая артриты, деменцию и некоторые виды рака.
Микробное разнообразие также может быть основным показателем здоровья и у людей с лишним весом. Наблюдая небольшую группу пациентов с ожирением во Франции, исследователи обнаружили, что среди людей с одинаковым избытком веса те, кто придерживался более здорового питания (критериями которого они считали ограниченное потребление сахара и обилие фруктов, йогуртов и супов), имели более разнообразную микробиоту, чем те, кто меньше заботился о здоровом рационе (потребляли много сахара, мало фруктов и йогуртов). Изучая оба профиля ожирения (с низким и высоким уровнями разнообразия микробиоты), ученые выяснили, что люди с низким числом кишечных микробных генов (показатель низкого разнообразия) с большей вероятностью имели в составе микробиоты бактерий, способствующих развитию воспаления, тогда как люди с высоким числом микробных генов имели больше видов, противодействующих воспалению, таких как бактерия Faecalibacterium prausnitzii, защищающая нас от некоторых заболеваний кишечника и других органов. Тот же исследовательский коллектив обнаружил, что у этих пациентов именно низкое число микробных генов более надежно, чем избыточный вес, служило индикатором инсулиновой резистентности (предвестника диабета). Дальнейшие исследования показали, что, если представителям обеих групп пациентов с ожирением (с низким и высоким разнообразием кишечной микробиоты) помогали сбросить вес за счет улучшения рациона, это приводило и к возрастанию микробного разнообразия. «Полученные результаты подтверждают обнаруженную ранее связь между долговременными пищевыми привычками и структурой кишечной микробиоты», – пишут авторы этой работы. Они также полагают, что «постоянное регулирование микробиоты можно осуществлять за счет изменения рациона». Эти исследования наглядно показывают, как важен дружественный микробам рацион для того, чтобы сохранить свое здоровье на долгие годы.
Перемены за одну ночь
Есть во всем этом и кое-что хорошее, а именно: мы уже не так мало знаем о наших микробных сообществах. И можем выбирать образ жизни и рацион, которые помогут сделать нашу микробиоту лучше, здоровее и разнообразнее. Причем изменений не приходится ждать неделями и месяцами. Благодаря малой продолжительности жизни бактерий и быстрой смене их поколений изменения в среде их обитания способны привести к большим переменам в их популяциях и функциях в течение одной ночи.
Эти поразительно быстрые сдвиги были засвидетельствованы в тщательно выстроенном эксперименте, который провели ученые из Гарвардского университета. Микробиолог Питер Тернбо, ныне работающий в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, и его коллеги набрали десять добровольцев, чтобы изучить, как наш рацион влияет на микробиоту. Ранее они уже обнаружили, что микробиом мышей существенно зависит от того, чем кормят грызунов[27]. Теперь оставалось найти людей, согласных питаться одним и тем же пять дней подряд.
Тернбо и его коллеги разделили испытуемых на две группы: первая придерживалась диеты, состоящей исключительно из продуктов животного происхождения (мясо, яйца, сыр), вторая питалась только растительной пищей с высоким содержанием клетчатки (овощи, зерновые, зелень, фрукты и пр.). Участники эксперимента, имевшие самые разные предпочтения в пище (включая одного пожизненного вегана), начинали с очень разным составом микробиоты. В ходе исследования ученые видели индивидуальные различия в микробиотах каждого испытуемого, в то же время внутри каждой группы микробные профили и состав активных генов микробов обретали определенное сходство. Судя по всему, наша микробиота обладает поистине поразительной способностью приспосабливаться к тому, чем мы питаемся. Иногда это к добру, а иногда и к худу. Тем больше причин задумываться о наших микробах, когда мы решаем, что бы такое съесть в следующий раз.
Однако прежде чем мы возьмемся за вилки и ножи, чтобы погрузиться в удивительный мир еды, питающей наших микробов, давайте для начала узнаем чуть больше о самих наших маленьких, но таких важных партнерах, которые считают нас своим домом и отвечают за наше здоровье.
Глава вторая. Что у кишечника внутри
Большинство из нас всю жизнь живет в полной уверенности, что они неповторимые существа с уникальными, присущими только им чертами. Независимо от того, осознаем мы это или нет, в каждом из нас живут еще сотни видов, для которых наше тело – родной дом. В одном только кишечнике их насчитывается от ста до двухсот видов. И каждый из нас в любой момент носит в себе порядка 40 триллионов дружественных микроорганизмов – это примерно в 6000 раз больше, чем людей на планете. То есть наше тело – довольно густонаселенное место с динамичной внутренней жизнью.
Как правило, эти микробы существенно меньше размером, чем человеческие клетки. Все вместе они весят от силы несколько фунтов, и большая их часть скучена в толстом кишечнике. При том, что они очень малы, они в то же время необычайно деятельны. В основном каждый микроб занят созданием клеточных стенок и выработкой ферментов – одним словом, трудится не покладая рук, как микроскопический персонаж очаровательных комиксов Ричарда Скарри. И несмотря на малые размеры, в совокупности эти микробы обладают колоссальной активностью и столь же колоссальным потенциалом.
Как правило, говоря о микробиоте, или микробиоме, мы подразумеваем микробное сообщество, обитающее в нашем пищеварительном тракте, главным образом в толстой кишке. Но у человека есть и другие микробиоты – на коже, во рту, в носу и на прочих участках его тела. Каждый из этих участков отличается собственной очень интересной экологией, поэтому любой отдельно взятый биом имеет совершенно разную среду обитания. Едва ли мы ожидаем встретить одни и те же растения и одних и тех же животных в Атакаме, одной из самых засушливых пустынь мира, и во влажных тропических лесах Амазонии. Точно так же кожу наших плеч и подмышечные впадины населяют разные популяции микробов. Даже на правой и левой руках у нас живут разные микробные сообщества. Для кого-то наше тело – щедрые джунгли, а для кого-то – голая пустыня.
Краткая экскурсия
Прежде чем мы начнем разбирать, какое значение имеют микробы для нашего кишечника и нашего здоровья, будет полезно получить общее представление о том, как устроен и как работает наш пищеварительный тракт. Давайте же начнем с еды.
История съеденной нами пищи – с того самого момента, как последний кусочек покидает кончик вилки, чтобы оказаться у нас во рту, – исполнена приключений, достойных страниц авантюрного романа. Расстояние около девяти метров она преодолевает за десятки часов и претерпевает удивительные превращения. На всем пути ее продвижения пищеварительный тракт активно взаимодействует со всем остальным телом посредством нервов, нейромедиаторов, гормонов и иммунной системы. Развитию сюжета способствует искуснейшая работа мышц, под действием которых пища продвигается, сдавливается, перемешивается и перемещается в направлении своего исхода.
Хотя мы и считаем пищеварительный тракт внутренней (и очень личной) частью нашего организма, на самом деле он представляет собой самый открытый канал нашего сообщения с внешним миром. По сути, это трубка, по которой ежедневно проходит масса чужеродного материала, – хочется надеяться, что съедобного. Подобно второй коже, этот тракт обладает большой поглощающей способностью, позволяя нам извлекать из пищи необходимые питательные вещества. На страже его порядка и здоровья стоит бдительная иммунная система, готовясь атаковать каждый потенциально вредоносный элемент, способный проникнуть сюда за те пятьдесят с лишним часов, которые требуются съеденному обеду, чтобы завершить свое путешествие и покинуть наш гостеприимный организм.